Kiitos vierailustasi Nature.com-sivustolla. Käyttämäsi selainversio tukee rajoitetusti CSS:ää. Parhaan kokemuksen saamiseksi suosittelemme käyttämään päivitettyä selainta (tai poistamaan yhteensopivuustilan Internet Explorerista). Sillä välin varmistaaksesi jatkuva tuki, näytämme sivuston ilman tyylejä ja JavaScriptiä.
Eteläisen pallonpuoliskon käsiteollisen ja pienimuotoisen kullanlouhinnan elohopeapäästöt ylittävät hiilen polton maailman suurimmana elohopean lähteenä. Tutkimme elohopean laskeumaa ja varastointia Perun Amazonissa, johon on vaikuttanut voimakkaasti käsiteollinen kullanlouhinta. Ehjät metsät Perun Amazonissa lähellä kultakaivokset saivat erittäin paljon elohopeaa, ja ilmakehän, latvuslehtien ja maaperän kokonais- ja metyylielohopeapitoisuus oli kohonnut. Tässä näytämme ensimmäistä kertaa, että koskemattomat metsäkatokset lähellä käsiteollisia kultakaivoksia sieppaavat suuria määriä hiukkasmaista ja kaasumaista elohopeaa suhteellisilla nopeuksilla. Lehtien kokonaispinta-alaan. Dokumentoimme merkittävää elohopean kertymistä maaperään, biomassaan ja laululintuihin joillakin Amazonin suojelluimmista ja biologisesti rikkaimmista alueista, mikä herättää tärkeitä kysymyksiä siitä, kuinka elohopean saastuminen rajoittaa nykyaikaisia ja tulevia suojelutoimia näissä trooppisissa ekosysteemien kysymyksissä. .
Kasvava haaste trooppisten metsien ekosysteemeille on käsiteollinen ja pienimuotoinen kullanlouhinta (ASGM).Tällaista kullanlouhintaa esiintyy yli 70 maassa, usein epävirallisesti tai laittomasti, ja sen osuus maailman kullantuotannosta on noin 20 %1.Vaikka ASGM on tärkeä elinkeino paikallisille yhteisöille, se johtaa laajalle levinneeseen metsien hävittämiseen2,3, metsien laajamittaiseen muuttumiseen lammikoksi4, lähellä olevien jokien korkeaan sedimenttipitoisuuteen5,6, ja se on merkittävä tekijä maailmanlaajuisessa ilmakehässä Elohopeapäästöjen (Hg) vapautuminen ja suurin. makeanveden elohopean lähteet 7. Monet tehostetut ASGM-alueet sijaitsevat globaaleissa biologisen monimuotoisuuden kuormituspisteissä, mikä johtaa monimuotoisuuden vähenemiseen8, herkkien lajien9 ja ihmisten10,11,12 ja huippupetoeläinten13, 14 suuriin alttiina elohopealle. Arviolta 675–1000 tonnia Hg yr-1 haihtuu ja vapautuu maapallon ilmakehään ASGM:n toiminnasta vuosittain7. Suurten elohopeamäärien käyttö pienimuotoisessa ja pienimuotoisessa kullankaivoksessa on siirtänyt suuria lähteitäilmakehän elohopeapäästöistä maailmanlaajuisesti pohjoisesta etelään, millä on vaikutuksia elohopean kohtaloon, kulkeutumiseen ja altistumismalleihin. Näiden ilmakehän elohopeapäästöjen kohtalosta ja niiden laskeuma- ja kerääntymistavoista ASGM-vaikutteisissa maisemissa tiedetään kuitenkin vain vähän.
Kansainvälinen Minamatan elohopeasopimus tuli voimaan vuonna 2017, ja sen 7 artikla koskee erityisesti elohopeapäästöjä, jotka aiheutuvat pienimuotoisesta ja pienimuotoisesta kullankaivoksesta. ASGM:ssä nestemäistä alkuaineelohopeaa lisätään sedimentteihin tai malmiin kullan erottamiseksi. Amalgaami kuumennetaan sitten, konsentroimalla kultaa ja vapauttamalla kaasumaista alkuaineelohopeaa (GEM; Hg0) ilmakehään. Tämä tapahtuu huolimatta ryhmien, kuten YK:n ympäristöohjelman (UNEP) Global Mercury Partnershipin, Yhdistyneiden Kansakuntien teollisen kehitysjärjestön (UNIDO) ja kansalaisjärjestöjen pyrkimyksistä rohkaista kaivostyöläiset vähentämään elohopeapäästöjä. Tätä kirjoitettaessa vuonna 2021 132 maata, mukaan lukien Peru, on allekirjoittanut Minamatan yleissopimuksen ja ovat alkaneet kehittää kansallisia toimintasuunnitelmia erityisesti ASGM:ään liittyvien elohopeapäästöjen vähentämiseksi. Akateemikot ovat vaatineet, että nämä kansalliset toimintasuunnitelmat olla osallistava, kestävä ja kokonaisvaltainen ottaen huomioon sosioekonomiset tekijät ja ympäristöhaitat15,16,17,18.Nykyiset suunnitelmat elohopean ympäristövaikutusten käsittelemiseksi keskittyvät elohopeariskeihin, jotka liittyvät pienimuotoiseen ja pienimuotoiseen kullankaivuutukseen lähellä vesiekosysteemiä, joihin osallistuvat kaivostyöläiset ja ihmiset, jotka asuvat lähellä amalgaamin polttoa, sekä yhteisöt, jotka kuluttavat suuria määriä petokaloja. Työperäinen elohopeaaltistus. amalgaamin palamisesta syntyvän elohopeahöyryn hengittäminen, ravinnon elohopealle altistuminen kalojen kulutuksen kautta ja elohopean biokertyminen vesieliöissä ovat olleet useimpien ASGM:hen liittyvien tieteellisten tutkimusten kohteena, myös Amazonissa.Aikaisemmat tutkimukset (esim. ks. Lodenius ja Malm19).
Maaekosysteemit ovat myös vaarassa altistua ASGM:stä elohopealle. ASGM:stä vapautuva ilmakehän Hg, kun GEM voi palata maamaisemaan kolmea pääreittiä pitkin20 (kuva 1): GEM voi adsorboitua ilmakehän hiukkasiin, jotka sitten siepataan pinnat;GEM voi imeytyä suoraan kasveihin ja sisällyttää niiden kudoksiin;Lopuksi GEM voidaan hapettaa Hg(II)-lajeiksi, jotka voidaan laskea kuivana, adsorboitua ilmakehän hiukkasiin tai kuljettaa mukana sadeveteen. Nämä reitit kuljettavat elohopeaa maaperään putoamisveden (eli puun latvuston poikki sateen), kuivikkeen ja sademäärä. Märkä laskeuma voidaan määrittää avoimissa tiloissa kerätyn sedimentin elohopeavirtojen perusteella. Kuiva laskeuma voidaan määrittää kuivikkeen elohopeavirran ja syksyn elohopeavirran summana miinus sateen elohopeavirta. Useita tutkimuksia ovat dokumentoineet elohopean rikastumista maa- ja vesiekosysteemeissä ASGM-toiminnan välittömässä läheisyydessä (katso esimerkiksi yhteenvetotaulukko julkaisussa Gerson et al. 22), mikä todennäköisesti johtuu sekä elohopean sedimenttisyötöstä että suorasta elohopean vapautumisesta. elohopean laskeuma lähellä ASGM:tä voi johtua elohopea-kulta-amalgaamin palamisesta, on epäselvää, kuinka tämä Hg kulkeutuu aluemaisemaan ja erilaisten laskeumien suhteellinen merkitysal polkuja lähellä ASGM:ää.
Elohopea, joka vapautuu kaasumaisena alkuaineelohopeana (GEM; Hg0), voi kerrostua maisemaan kolmen ilmakehän reitin kautta. Ensinnäkin GEM voidaan hapettaa ioniseksi Hg:ksi (Hg2+), joka voi kulkeutua vesipisaroiden mukana ja laskeutua lehtien pinnoille märkänä tai kuivat kerrostumat.Toiseksi GEM:t voivat adsorboida ilmakehän hiukkasia (Hgp), jotka jäävät lehtien sieppaamaan ja huuhtoutuvat maisemaan vesiputousten kautta yhdessä siepatun ionisen Hg:n kanssa. Kolmanneksi GEM voi imeytyä lehtikudokseen, kun taas Hg kerrostuu lehtikudokseen. maisema roskana. Yhdessä putoavan veden ja roskien kanssa sitä pidetään arviona elohopean kokonaislaskeumasta. Vaikka GEM voi myös diffuusoitua ja adsorboitua suoraan maaperään ja roskikseen77, tämä ei välttämättä ole ensisijainen reitti elohopean pääsylle maan ekosysteemeihin.
Odotamme kaasumaisen alkuaineelohopean pitoisuuksien laskevan etäisyyden mukaan elohopean päästölähteistä. Koska kaksi kolmesta elohopean laskeutumisreitistä maisemiin (pudotuksen ja kuivikkeen kautta) riippuu elohopean vuorovaikutuksesta kasvien pintojen kanssa, voimme myös ennustaa nopeuden, jolla elohopea laskeutuu. ekosysteemeihin kerrostunut ja kuinka vakava se on eläimille Vaikutusriskin määrää kasvillisuuden rakenne, kuten pohjoisten leveysasteiden boreaalisissa ja lauhkeissa metsissä tehdyt havainnot osoittavat23. Tunnustamme kuitenkin myös, että ASGM-aktiivisuutta esiintyy usein tropiikissa, joissa latvusrakenne ja paljaiden lehtien suhteellinen runsaus vaihtelee suuresti. Elohopean laskeumareittien suhteellista merkitystä näissä ekosysteemeissä ei ole selkeästi kvantifioitu etenkään metsissä, jotka ovat lähellä elohopeapäästölähteitä, joiden intensiteettiä havaitaan harvoin boreaalisissa metsissä. tutkimuksessa kysymme seuraavat kysymykset: (1) Miten kaasumaisen alkuaineelohopean pitoisuudet jalaskeumareitit vaihtelevat ASGM:n läheisyyden ja alueen latvoksen lehtipinta-alaindeksin mukaan?(2) Liittyykö maaperän elohopean varastointi ilmakehän päästöihin?(3) Onko todisteita lisääntyneestä elohopean biokertymisestä metsässä elävissä laululintuissa lähellä ASGM:tä?Tämä tutkimus on ensimmäinen, joka tutkii elohopean laskeuman syöttöjä lähellä ASGM-aktiivisuutta ja kuinka latvuspeite korreloi näiden kuvioiden kanssa, ja ensimmäinen, joka mittaa metyylielohopean (MeHg) pitoisuudet Perun Amazonin maisemassa. Mittasimme GEM:n ilmakehässä sekä kokonaissateiden, tunkeutumisen, kokonaismäärän elohopeaa ja metyylielohopeaa lehdissä, kuivikkeessa ja maaperässä metsissä ja kaadetuissa elinympäristöissä Madre de Dios -joen 200 kilometrin osuudella Kaakkois-Perussa. Oletimme, että ASGM:n ja Hg-kulta-amalgaamia polttavien kaivoskaupunkien läheisyys olisi tärkeintä. tekijät, jotka vaikuttavat ilmakehän Hg-pitoisuuksiin (GEM) ja kosteaan Hg-laskeutumaan (suuri sademäärä). Koska kuiva elohopean laskeuma (tunkeutuminen + pentue) liittyy tr-arvoonee latvusrakenne,21,24 Odotamme myös, että metsäalueilla on enemmän elohopeapäästöjä kuin viereisillä kaadetuilla alueilla, mikä korkean lehtipinta-alan ja elohopean sieppauspotentiaalin vuoksi on erityisen huolestuttavaa.Ehjä Amazonin metsä.Edelleen oletimme, että eläimistö Kaivoskaupunkien lähellä sijaitsevissa metsissä elohopeataso oli korkeampi kuin kaukana kaivosalueista elävässä eläimistössä.
Tutkimuksemme tapahtui Madre de Diosin maakunnassa Kaakkois-Perun Amazonissa, jossa yli 100 000 hehtaaria metsää on hakattu muodostamaan tulva ASGM3 suojeltujen maiden ja kansallisten suojelualueiden viereen ja joskus niiden sisällä. Käsiteollinen ja pienimuotoinen kulta kaivostoiminta jokien varrella tällä Länsi-Amazonin alueella on lisääntynyt dramaattisesti viimeisen vuosikymmenen aikana25, ja sen odotetaan lisääntyvän korkean kullan hinnan ja lisääntyneen yhteyksien ansiosta kaupunkikeskuksiin valtameren ylittävien moottoriteiden kautta. Toiminta jatkuu 3.Valitsimme kaksi paikkaa ilman kaivostoimintaa (Boca Manu ja Chilive , noin 100 ja 50 km päässä ASGM:stä) – jäljempänä "syrjäiset kohteet" - ja kolme kaivosalueen kaivosaluetta - jäljempänä "syrjäisten kohteiden" kaivospaikka" (kuva 2A). Kaksi kaivosaluetta kohteet sijaitsevat toissijaisessa metsässä lähellä Boca Coloradon ja La Bellinton kaupunkeja, ja yksi kaivosalue sijaitsee ehjässä vanhassa metsässä Los Amigos Conservation alueella.n Toimilupa.Huomaa, että kaivoksen Boca Coloradon ja Laberinton kaivoksissa elohopea-kulta-amalgaamin palamisesta vapautuvaa elohopeahöyryä esiintyy usein, mutta tarkkaa sijaintia ja määrää ei tunneta, koska nämä toimet ovat usein epävirallisia ja salaisia.yhdistämme kaivostoiminnan ja elohopean Seospolttoa kutsutaan yhteisesti "ASGM-toiminnaksi". Asensimme jokaiselle paikalle sedimenttinäytteenottimet sekä kuivina että sateisina aikoina raivauksille (metsien hakkuualueet, joilla ei ole puumaisia kasveja) ja puiden latvojen alle (metsä). alueet) yhteensä kolmelle kausiluonteiselle tapahtumalle (kukin kesto 1-2 kuukautta) ) Märkälaskeuma ja tunkeutumispudotus kerättiin erikseen ja passiiviset ilmanäytteenottimet otettiin käyttöön avoimessa tilassa GEM:n keräämiseksi.Seuraavana vuonna korkean laskeuman perusteella Ensimmäisenä vuonna mitattuihin hintoihin asensimme keräilijät kuuteen lisämetsäalueeseen Los Amigosissa.
Viiden näytteenottopaikan kartat on esitetty keltaisina ympyröinä. Kaksi kohdetta (Boca Manu, Chilive) sijaitsee alueilla, jotka ovat kaukana käsiteollisesta kullankaivoksesta, ja kolme kohdetta (Los Amigos, Boca Colorado ja Laberinto) sijaitsevat kaivosalueilla. , jossa kaivoskaupungit näkyvät sinisinä kolmioina.Kuvassa on tyypillinen syrjäinen metsäinen ja hakattu alue, johon kaivostoiminta vaikuttaa.Kaikissa kuvissa katkoviiva edustaa jakoviivaa kahden syrjäisen alueen (vasemmalla) ja kolmen kaivosalueen välillä ( oikealla).B Kaasumaisen alkuaineelohopean (GEM) pitoisuudet kussakin paikassa kuivana kaudella 2018 (n = 1 riippumaton näyte paikkaa kohden; neliösymbolit) ja märkäkauden (n = 2 riippumatonta näytettä; neliösymbolit) vuodenaikoina.C Elohopean kokonaispitoisuudet metsästä (vihreä boxplot) ja hakkuualueilta (ruskea boxplot) kerätyissä sateissa kuivan kauden 2018 aikana. Kaikilla boxplot-alueilla viivat edustavat mediaaneja, laatikot Q1 ja Q3, viikset edustavat 1,5 kertaa kvartiiliväliä (n =5 riippumatonta näytettä per metsäpaikka, n = 4 riippumatonta näytettä per hakkuupaikkanäyte).D Ficus insipidan ja Inga feuillein latvuksesta kerättyjen lehtien kokonaiselohopeapitoisuudet kuivan vuoden 2018 aikana (vasen akseli;tummanvihreä neliö ja vaaleanvihreä kolmio symbolit) ja massahiekka maassa (oikea akseli; oliivinvihreä ympyräsymbolit). Arvot näytetään keskiarvona ja keskihajonnana (n = 3 riippumatonta näytettä per paikka eläville lehdille, n = 1 itsenäinen näyte kuivikeelle).E Kokonaiselohopeapitoisuudet pintamaan (yläosa 0-5 cm) kerätty metsästä (vihreä boxplot) ja hakkuualueilta (ruskea boxplot) kuivakaudella 2018 (n = 3 riippumatonta näytettä per paikka ).Muiden vuodenaikojen tiedot on esitetty kuvassa 1.S1 ja S2.
Ilmakehän elohopeapitoisuudet (GEM) olivat ennusteidemme mukaisia, sillä ASGM-aktiivisuuden ympärillä oli korkeita arvoja – erityisesti Hg-kulta-amalgaamia polttavien kaupunkien ympäristössä – ja alhaiset arvot alueilla, jotka ovat kaukana aktiivisista kaivosalueista (kuva 2B). syrjäisillä alueilla GEM-pitoisuudet ovat eteläisellä pallonpuoliskolla alle maailman keskimääräisen taustapitoisuuden, joka on noin 1 ng m-326. Sitä vastoin GEM-pitoisuudet olivat kaikissa kolmessa kaivoksessa 2-14 kertaa korkeammat kuin syrjäisissä kaivoksissa, ja pitoisuudet läheisissä kaivoksissa ( jopa 10,9 ng m-3) olivat verrattavissa kaupunkien ja kaupunkialueiden vastaaviin ja joskus ylittivät Yhdysvaltojen, Kiinan ja Korean teollisuusalueet 27. Tämä Madre de Diosin GEM-kuvio on yhdenmukainen elohopea-kulta-amalgaamin polttamisen kanssa. pääasiallinen kohonneen ilmakehän elohopean lähde tällä syrjäisellä Amazonin alueella.
Vaikka raivausten GEM-pitoisuudet seurasivat kaivostoiminnan läheisyyttä, tunkeutuvien vesiputousten elohopean kokonaispitoisuudet riippuivat kaivosten läheisyydestä ja metsän latvusrakenteesta. Tämä malli viittaa siihen, että GEM-pitoisuudet eivät yksinään ennusta, missä korkea elohopea kerrostuu maisemaan. Mittasimme korkeimmat elohopeapitoisuudet. elohopeapitoisuudet koskemattomissa vanhoissa metsissä kaivosalueella (kuva 2C). Los Amigosin luonnonsuojelualueella oli kirjallisuudessa raportoidut korkeimmat keskimääräiset elohopean kokonaispitoisuudet kuivana aikana (vaihteluväli: 18-61 ng L-1), ja ne olivat vertailukelpoisia tasoille, jotka on mitattu sinoparin louhinnan ja teollisen hiilen polton saastuttamissa paikoissa.Ero, 28 Guizhoussa, Kiinassa. Tietojemme mukaan nämä arvot edustavat suurinta vuotuista elohopeavirtausta, joka on laskettu käyttämällä kuivan ja kostean kauden elohopeapitoisuuksia ja sademääriä (71 µg m-2 v-1; täydentävä taulukko 1). Kahdella muulla kaivospaikalla ei ollut kohonneita kokonaiselohopean pitoisuuksia verrattuna syrjäisiin kaivoskohteisiin (vaihteluväli: 8-31 ng L-1; 22-34 µg m-2 v-1). Hg:ta lukuun ottamatta vain alumiinia ja mangaanilla oli kohonnut tuotantokapasiteetti kaivosalueella, mikä johtui todennäköisesti kaivostoimintaan liittyvistä maanraivauksista;kaikki muut mitatut pää- ja hivenaineet eivät vaihdelleet kaivosten ja syrjäisten alueiden välillä (lisätietotiedosto 1 ). Tämä havainto on yhdenmukainen lehtien elohopean dynamiikan 29 ja ASGM-amalgaamin palamisen kanssa, eikä ilmassa olevaa pölyä, joka on pääasiallinen elohopean lähde tunkeutuvassa pudotuksessa. .
Sen lisäksi, että kasvien lehdet toimivat hiukkasmaisen ja kaasumaisen elohopean adsorbentteina, ne voivat imeä ja integroida GEM:n suoraan kudoksiin30,31. Itse asiassa paikoissa, jotka ovat lähellä ASGM-aktiivisuutta, roska on tärkein elohopean laskeuman lähde. Hg:n keskimääräiset pitoisuudet (0,080) –0,22 µg g-1) mitattuna elävistä latvuslehdistä kaikilta kolmelta kaivosalueelta ylittivät julkaistut arvot lauhkeiden, boreaalisten ja alppimetsien osalta Pohjois-Amerikassa, Euroopassa ja Aasiassa sekä muissa Amazonin metsissä Etelä-Amerikassa. sijaitsee Etelä-Amerikassa.Syrjäiset alueet ja läheiset pistelähteet 32, 33, 34. Pitoisuudet ovat verrattavissa lehtien elohopean pitoisuuksiin Kiinan subtrooppisissa sekametsissä ja Atlantin valtameren metsissä Brasiliassa (kuva 2D)32,33,34. GEM-mallin mukaisesti korkein Kokonaiselohopeapitoisuudet bulkkipenkeistä ja latvuslehdistä mitattiin kaivosalueen sivumetsissä. Arvioidut elohopeajätteen virrat olivat kuitenkin suurimmat Los Amigosin kaivoksen koskemattomassa aarremetsässä, mikä johtuu todennäköisesti suuremmasta jätemassasta. Kerroimme aiemmin raportoi Perun Amazon 35:n Hg:llä mitattuna pentueesta (keskiarvo kosteiden ja kuivien kausien välillä) (kuva 3A). Tämä syöttö viittaa siihen, että kaivosalueiden läheisyys ja puiden latvuspeite vaikuttavat merkittävästi ASGM:n elohopeakuormitukseen tällä alueella.
Tiedot näytetään A-metsä- ja B-hakkuualueella. Los Amigosin hakatut alueet ovat kenttäraivauksia, jotka muodostavat pienen osan maa-alasta. Virtaukset on esitetty nuolilla ja ilmaistuna µg m-2 v-1. 0–5 cm maaperän yläosassa, altaat näytetään ympyröinä ja ilmaistaan yksikkönä μg m-2. Prosenttiosuus edustaa altaassa olevan elohopean prosenttiosuutta tai virtausta metyylielohopean muodossa. Keskimääräiset pitoisuudet kuivien kausien välillä (2018–2019) ja sadekaudet (2018) elohopean kokonaismäärän osalta sateen, bulkkisateen ja roskien kautta. Elohopeakuormituksen skaalausarviot. Metyylielohopeatiedot perustuvat kuivaan kauteen 2018, ainoaan vuoteen, jolta se mitattiin. Katso "Menetelmät" tietoja yhdistämisestä ja virtauslaskelmista.C Elohopean kokonaispitoisuuden ja lehtien pinta-alaindeksin välinen suhde Los Amigos Conservation Conservationin kahdeksassa ruudussa, joka perustuu tavalliseen pienimmän neliösumman regressioon.D Suhde sateen elohopean kokonaispitoisuuden ja tot.maaperän elohopeapitoisuus kaikilla viidellä alueella metsässä (vihreät ympyrät) ja metsäkadon (ruskeat kolmiot) alueilla tavallisen pienimmän neliösumman regression mukaan (virhepalkit näyttävät keskihajonnan).
Pitkäaikaisten sademäärä- ja kuiviketietojen avulla pystyimme mittaamaan penetraatio- ja pentueen elohopeapitoisuuden mittaukset kolmesta kampanjasta, jotta saatiin arvio vuotuisesta ilmakehän elohopeavirrasta Los Amigosin suojelutoimilupaa varten (tunkeutuvuus + kuivikkeiden määrä + sademäärä) alustava arvio. Havaitsimme, että ilmakehän elohopeavirtaukset ASGM-toiminnan läheisyydessä sijaitsevilla metsäalueilla olivat yli 15 kertaa suuremmat kuin ympäröivillä hakatuilla alueilla (137 vs. 9 µg Hg m-2 v-1; kuva 3 A, B). arvio elohopeatasoista Los Amigosissa ylittää aiemmin raportoidut elohopeavirrat lähellä elohopean pistelähteitä Pohjois-Amerikassa ja Euroopassa metsissä (esim. hiilen poltto) ja on verrattavissa teollisuus-Kiinan arvoihin 21,36. Kaiken kaikkiaan noin 94 % Los Amigosin suojeltujen metsien elohopean kokonaislaskeumasta muodostuu kuivalaskeutumisesta (tunkeutuminen + pentue – sadeelohopea), mikä on paljon suurempi kuin useimpien muiden metsien osuus.st maisemat ympäri maailmaa.Nämä tulokset korostavat kohonneita elohopean pitoisuuksia metsissä ASGM:n kuivalaskeumasta ja metsän latvojen merkitystä ASGM-peräisen elohopean poistamisessa ilmakehästä. Odotamme, että erittäin rikastunut Hg-laskeumakuvio havaitaan metsäalueilla lähellä ASGM:tä toiminta ei ole ainoa Peru.
Sitä vastoin kaivosalueiden metsäkaduilla alueilla elohopeapitoisuudet ovat alhaisemmat, pääasiassa runsaiden sateiden vuoksi, ja elohopeaa pääsee vain vähän putoamisen ja kuivikkeen kautta. Kaivosalueen bulkkisedimenttien kokonaiselohopean pitoisuudet olivat verrattavissa syrjäisillä alueilla mitattuihin pitoisuuksiin (kuva 2C). Kokonaiselohopean keskimääräiset pitoisuudet (vaihteluväli: 1,5–9,1 ng L-1) kuivan kauden bulkkisateen aikana olivat alhaisemmat kuin aiemmin raportoidut arvot New Yorkin Adirondacksissa37 ja olivat yleensä alhaisemmat kuin syrjäisillä Amazonin alueilla38. Hg:n bulkkisaostus oli pienempi (8,6-21,5 µg Hg m-2 v-1) viereisellä kaadetulla alueella verrattuna kaivosalueen GEM-, läpipudotus- ja kuivikepitoisuuksiin, eikä se heijasta kaivostoiminnan läheisyyttä. .Koska ASGM vaatii metsien hävittämistä, 2,3 raivausalueilla, joilla kaivostoiminta on keskittynyt, on vähemmän elohopeapäästöjä ilmakehän laskeumasta kuin läheisillä metsäalueilla, vaikka ASGM:n suorat päästöt ilman ilmakehää (esim.s alkuaineelohopean roiskeet tai rikastusjätteet) ovat todennäköisesti erittäin korkeat.Korkea 22.
Perun Amazonin alueella havaitut muutokset elohopeavirroissa johtuvat suurista eroista alueiden sisällä ja välillä kuivan kauden aikana (metsä ja metsien hävittäminen) (kuva 2). Sitä vastoin havaitsimme minimaalisia alueiden välisiä ja alueiden välisiä eroja. alhaiset Hg-virrat sadekauden aikana (lisäkuva 1). Tämä kausivaihtelu (kuva 2B) voi johtua kaivostoiminnan ja pölyn tuotannon voimakkaammasta intensiivisyydestä kuivana aikana. Lisääntynyt metsien hävittäminen ja sademäärän väheneminen kuivina aikoina voivat lisätä pölyä tuotantoa, mikä lisää ilmakehän hiukkasten määrää, jotka imevät elohopeaa. Elohopean ja pölyn tuotanto kuivan kauden aikana voi vaikuttaa elohopean virtauskuvioihin metsien hävittämisessä verrattuna Los Amigos Conservation Concessionin metsäalueisiin.
Koska Perun Amazonin ASGM:n elohopeapäästöt laskeutuvat maan ekosysteemeihin ensisijaisesti vuorovaikutuksen kautta metsän latvojen kanssa, testasimme, johtaisiko korkeampi puiden latvustiheys (eli lehtien pinta-alaindeksi) suurempiin elohopeapäästöihin. Los Amigosin koskemattomassa metsässä Suojelutoimilupa, keräsimme pudotuksen 7 metsäpalstalta, joilla oli eri latvustiheydet. Havaitsimme, että lehtien pinta-alaindeksi oli vahva ennustaja elohopean kokonaismäärästä pudotuksen aikana, ja keskimääräinen elohopean kokonaispitoisuus putoamisen aikana kasvoi lehtien pinta-alaindeksin myötä (kuva 3C). ).Monet muut muuttujat vaikuttavat myös elohopean syöttöön pudotuksen kautta, mukaan lukien lehtien ikä34, lehtien karheus, stomatalin tiheys, tuulen nopeus39, turbulenssi, lämpötila ja kuivumista edeltävät jaksot.
Korkeimpien elohopean laskeumien mukaisesti Los Amigosin metsäalueen pintamaassa (0–5 cm) oli korkein kokonaiselohopeapitoisuus (140 ng g-1 kuivalla kaudella 2018; kuva 2E). Lisäksi elohopeapitoisuudet olivat rikastettu koko mitatun pystysuoran maaprofiilin yli (vaihteluväli 138–155 ng g-1 45 cm:n syvyydessä; täydentävä kuva 3). Ainoa paikka, jolla oli korkeita maaperän elohopeapitoisuuksia vuoden 2018 kuivan kauden aikana, oli metsänhakkuupaikka lähellä kaivoskaupunki (Boca Colorado). Tässä paikassa oletimme, että erittäin korkeat pitoisuudet voivat johtua alkuaineelohopean paikallisesta kontaminaatiosta fuusion aikana, koska pitoisuudet eivät nousseet syvyydessä (>5 cm). Ilmakehän elohopean laskeuman osuus Katospeitteen vuoksi maaperästä karkaamisen (eli ilmakehään vapautuvan elohopean) määrä voi myös olla paljon pienempi metsäalueilla kuin hakatuilla alueilla40, mikä viittaa siihen, että merkittävä osa elohopeasta laskeutuu suojeluun.Alue jää maaperään. Maaperän kokonaiselohopeaaltaat Los Amigosin luonnonsuojelualueen aarremetsässä olivat 9100 μg Hg m-2 ensimmäisten 5 cm:n sisällä ja yli 80 000 μg Hg m-2 ensimmäisten 45 cm:n sisällä.
Koska lehdet imevät ensisijaisesti ilmakehän elohopeaa maaperän elohopean sijasta,30,31 ja kuljettavat tämän elohopean sitten maaperään putoamalla, on mahdollista, että elohopean korkea laskeutumisnopeus ohjaa maaperässä havaittuja kuvioita. Löysimme vahvan korrelaation keskimääräisen kokonaismäärän välillä. pintamaan elohopeapitoisuudet ja elohopean kokonaispitoisuudet kaikilla metsäalueilla, kun taas pintamaan elohopeapitoisuuksien ja elohopean kokonaispitoisuuksien välillä ei ollut yhteyttä runsaiden sateiden välillä metsäkaduilla alueilla (kuva 3D). Samankaltaisia kuvioita ilmeni myös pintamaan elohopeaaltaiden ja elohopean kokonaisvirtaukset metsäalueilla, mutta ei hakkuualueilla (maanpinnan elohopeaaltaat ja kokonaissateiden kokonaiselohopeavirta).
Melkein kaikki ASGM:ään liittyvää maan elohopeasaastetta koskevat tutkimukset ovat rajoittuneet kokonaiselohopean mittauksiin, mutta metyylielohopean pitoisuudet määräävät elohopean biologisen hyötyosuuden ja myöhemmän ravinteiden kertymisen ja altistumisen. Maan ekosysteemeissä elohopea metyloituu mikro-organismien toimesta hapettomissa olosuhteissa41,42, joten se on Yleisesti uskotaan, että ylämaan maaperässä on alhaisemmat metyylielohopean pitoisuudet. Olemme kuitenkin ensimmäistä kertaa rekisteröineet mitattavissa olevia MeHg-pitoisuuksia Amazonin maaperässä lähellä ASGM:itä, mikä viittaa siihen, että kohonneet MeHg-pitoisuudet ulottuvat vesiekosysteemien ulkopuolelle ja näiden ASGM:n aiheuttamien alueiden maaympäristöihin. mukaan lukien ne, jotka ovat veden alla sadekauden aikana.Maaperä ja ne, jotka pysyvät kuivana ympäri vuoden. Korkeimmat metyylielohopean pitoisuudet pintamaassa kuivalla kaudella 2018 olivat kaivoksen kahdella metsäisellä alueella (Boca Colorado ja Los Amigos Reserve; 1,4 ng MeHg g−1, 1,4 % Hg MeHg ja 1,1 ng MeHg g−1, 0,79 % Hg (MeHg:na). Koska nämä metyylielohopean muodossa olevan elohopean prosenttiosuudet ovat verrattavissa muihin maanpäällisiin kohteisiin maailmanlaajuisesti (lisäkuva 4), metyylielohopean korkeat pitoisuudet näyttävät johtuu suuresta elohopean kokonaismäärästä ja suuresta kokonaiselohopean varastoinnista maaperään, eikä saatavilla olevan epäorgaanisen elohopean nettomuutosta metyylielohopeaksi (lisäkuva 5). Tuloksemme edustavat ensimmäisiä metyylielohopean mittauksia maaperässä lähellä ASGM:ää Perun Amazonissa. Muiden tutkimusten mukaan metyylielohopean tuotanto on lisääntynyt tulva- ja kuivissa maisemissa43,44 ja odotamme korkeampia metyylielohopeapitoisuuksia läheisillä kausiluonteisilla ja pysyvillä kosteikoilla, jotka kokevatvastaavia elohopeakuormia.Vaikka metyylielohopea On vielä selvitettävä, onko myrkyllisyysriski maanpäällisille villieläimille lähellä kullankaivostoimintaa, mutta nämä ASGM-toiminnan lähellä olevat metsät voivat olla elohopean biokertymisen kuumia paikkoja maan ravintoverkkoihin.
Työmme tärkein ja uusinta vaikutus on dokumentoida suurten elohopeamäärien kuljetus ASGM:n viereisiin metsiin.Tietomme viittaavat siihen, että tätä elohopeaa on saatavilla maanpäällisissä ravintoverkostoissa ja liikkuu niiden läpi. Lisäksi merkittäviä määriä elohopeaa varastoituvat biomassaan ja maaperään, ja ne vapautuvat todennäköisesti maankäytön muutoksen4 ja metsäpalojen seurauksena45,46.Kaakkois-Perun Amazon on yksi biologisesti monimuotoisimmista selkärankaisten ja hyönteisten taksonien ekosysteemeistä maapallolla. Suuri rakenteellinen monimutkaisuus ehjällä muinaisella trooppisella alueella metsät edistävät lintujen biologista monimuotoisuutta48 ja tarjoavat markkinarakoja monille metsissä asuville lajeille49. Tämän seurauksena yli 50 % Madre de Diosin alueesta on nimetty suojelluksi maaksi tai kansalliseksi suojelualueeksi50. Kansainvälinen paine valvoa laitonta ASGM-toimintaa alueella Tambopatan kansallinen suojelualue on kasvanut merkittävästi viimeisen vuosikymmenen aikana, mikä on johtanut Perun hallituksen laajaan täytäntöönpanotoimiin (Operación Mercurio)Vuonna 2019. Tuloksemme viittaavat kuitenkin siihen, että Amazonin biologisen monimuotoisuuden taustalla olevien metsien monimutkaisuus tekee alueen erittäin alttiiksi elohopeakuormitukselle ja -varastolle maisemissa, joissa ASGM:hen liittyvät elohopeapäästöt lisääntyvät, mikä johtaa maailmanlaajuisiin elohopeavirtoihin veden läpi.Korkein raportoitu määrän mittaus perustuu alustaviin arvioihimme kohonneista karikkeen elohopeavirroista koskemattomissa metsissä lähellä ASGM:tä. Vaikka tutkimuksemme tehtiin suojelluissa metsissä, kohonnut elohopean syöttö ja säilyminen pätevät kaikkiin vanhoihin aarremetsiin. lähellä ASGM-toimintaa, mukaan lukien puskurivyöhykkeet, joten nämä tulokset ovat yhdenmukaisia suojeltujen ja suojelemattomien metsien kanssa.Suojeltu metsät ovat samanlaisia. Siksi ASGM:n riskit elohopeamaisemille eivät liity pelkästään elohopean suoraan tuontiin ilmakehän päästöjen, roiskeiden ja rikastushiekan kautta, vaan myös maiseman kykyyn siepata, varastoida ja muuntaa elohopeaa biologisesti hyödyllisemmäksi. lomakkeita.liittyy potentiaaliseen metyylielohopeaan, mikä osoittaa erilaisia vaikutuksia maailmanlaajuisiin elohopeaaltaisiin ja maan villieläimiin riippuen metsäpeitosta lähellä kaivostoimintaa.
Sekvestroimalla ilmakehän elohopeaa, koskemattomat metsät lähellä pienimuotoista kultakaivostoimintaa voivat vähentää elohopeariskejä lähellä sijaitseville vesiekosysteemeille ja maailmanlaajuisille ilmakehän elohopeavarasikoille. Jos nämä metsät raivataan laajennettua kaivostoimintaa tai maataloustoimintaa varten, jäännöselohopea voi siirtyä maasta vesiympäristöön. ekosysteemejä metsäpalojen, pakovesien ja/tai valumien kautta45, 46, 51, 52, 53.Perun Amazonissa ASGM:ssä käytetään vuosittain noin 180 tonnia elohopeaa54, josta noin neljännes pääsee ilmakehään55 luonnonsuojelutoimiluvan perusteella. Los Amigosissa. Tämä alue on noin 7,5 kertaa Madre de Diosin alueen suojeltujen alueiden ja luonnonsuojelualueiden kokonaispinta-ala (noin 4 miljoonaa hehtaaria), jolla on suurin osuus suojellusta maasta missään muussa Perun maakunnassa. suuria koskemattomia metsäalueita.Osittain ASGM:n ja elohopean laskeumasäteen ulkopuolella. Siten elohopean sitominen koskemattomissa metsissä ei riitä estämään ASGM-peräisen elohopean pääsyä alueellisiin ja maailmanlaajuisiin ilmakehän elohopeaaltaisiin, mikä viittaa ASGM-elohopeapäästöjen vähentämisen tärkeyteen. Maan järjestelmiin varastoituun elohopeaan vaikuttavat suurelta osin suojelupolitiikat. Tulevaisuudessa koskemattomien metsien hoitoa koskevilla päätöksillä, erityisesti alueilla, jotka ovat lähellä ASGM-toimintaa, on siten vaikutuksia elohopean mobilisaatioon ja biologiseen hyötyosuuteen nyt ja tulevina vuosikymmeninä.
Vaikka metsät pystyisivät sitomaan kaiken trooppisissa metsissä vapautuvan elohopean, se ei olisi ihmelääke elohopeasaasteelle, sillä myös maan ravintoverkostot voivat olla alttiita elohopealle. Tiedämme hyvin vähän elohopeapitoisuuksista näiden koskemattomien metsien eliöstössä, mutta nämä ensimmäiset Maan elohopeaesiintymien ja maaperän metyylielohopean mittaukset viittaavat siihen, että korkeat elohopeapitoisuudet maaperässä ja korkea metyylielohopea voivat lisätä näissä metsissä asuvien altistumista.Riskit korkean ravintotason kuluttajille.Aiemmista tutkimuksista maan elohopean bioakkumulaatiosta lauhkean vyöhykkeen metsissä on havaittu, että lintujen veren elohopeapitoisuudet korreloivat sedimenttien elohopeapitoisuuksien kanssa, ja laululintujen, jotka syövät kokonaan maasta peräisin olevaa ruokaa, elohopeapitoisuudet voivat olla kohonneita 56,57. Laululintujen kohonnut elohopeaaltistus liittyy heikentynyt lisääntymiskyky ja menestys, vähentynyt jälkeläisten eloonjääminen, heikentynyt kehitys, käyttäytymismuutokset, fysiologinen stressi ja kuolleisuus58,59. Jos tämä malli pätee Perun Amazonin osalta, suuret elohopeavirrat, joita esiintyy koskemattomissa metsissä, voivat johtaa korkeisiin elohopeapitoisuuksiin lintuissa ja muussa eliöstössä, jolla on mahdollisia haitallisia vaikutuksia. Tämä on erityisen huolestuttavaa, koska alue on maailmanlaajuinen biologisen monimuotoisuuden hotspot60. Nämä tulokset korostavat, että on tärkeää estää pienimuotoinen ja pienimuotoinen kullanlouhinta kansallisilla suojelualueilla ja sitä ympäröivillä puskurivyöhykkeillä ASGM-aktiviteetin virallistaminenes15,16 voi olla mekanismi sen varmistamiseksi, että suojeltuja maita ei hyödynnetä.
Arvioidaksemme, pääseekö näille metsäalueille kertynyt elohopea maan ravintoverkkoon, mittasimme useiden Los Amigosin luonnonsuojelualueen (joihin kaivostoiminta vaikuttaa) ja Cocha Cashun biologisen aseman (saatuneet vanhat linnut) alueella asuvien laululintujen hännän höyhenet.elohopean kokonaispitoisuus.kasvumetsä), 140 km ylävirtaan Bokamanun näytteenottopaikastamme. Kaikilla kolmella lajilla, joista otettiin useita yksilöitä kussakin paikassa, Hg oli kohonnut Los Amigosin linnuissa verrattuna Cocha Cashuun (kuva 4). kuvio säilyi ruokintatottumuksista riippumatta, sillä otoksemme sisälsivät aluskasvien anti-syöjä Myrmotherula axillaris, muurahaisia seurannut anti-syöjä Phlegopsis nigromaculata ja hedelmänsyöjä Pipra fasciicauda (1,8 [n = 10] vs. 0,9 μg g−1 [n = 2], 4,1 [n = 10] vs. 1,4 μg g-1 [n = 2], 0,3 [n = 46] vs. 0,1 μg g-1 [n = 2]). 10 Phlegopsis nigromaculatasta Los Amigosissa näytetyistä yksilöistä 3 ylitti EC10:n (tehokas pitoisuus 10 %:n heikkenemiseen lisääntymiskyvyssä), 3 ylitti EC20:n, 1 ylitti EC30:n (katso Evers58:n EY-kriteerit) eikä yksikään yksittäinen Cocha Mikään Cashu-laji ylittää EC10:n. Nämä alustavat löydökset, joiden keskimääräiset elohopeapitoisuudet ovat 2–3 kertaa korkeammat laululintuissa, jotka ovat peräisin suojelluista metsistä ASGM-toiminnan läheisyydessä,ja yksittäiset elohopeapitoisuudet jopa 12 kertaa korkeammat, aiheuttavat huolta siitä, että ASGM:n aiheuttama elohopeakontaminaatio voi päästä maan ravintoverkkoihin.Nämä tulokset korostavat ASGM-toiminnan estämisen tärkeyttä kansallispuistoissa ja niitä ympäröivillä puskurivyöhykkeillä.
Tiedot kerättiin Los Amigos Conservation Concessionsissa (n = 10 Myrmotherula axillarisille (invertivore) ja Phlegopsi nigromaculatalle [muurahaista seuraaville invertivoreille], n = 46 Pipra fasciicaudalle [frugivore]; punainen kolmion symboli) ja syrjäisillä paikoilla Cochassa. Kashun biologinen asema (n = 2 per laji; vihreä ympyräsymbolit).Tehokkaiden pitoisuuksien (EC:t) on osoitettu vähentävän lisääntymismenestystä 10 %, 20 % ja 30 % (katso Evers58). Lintukuvat muokattu Schulenbergista65.
Vuodesta 2012 lähtien ASGM:n laajuus Perun Amazonissa on lisääntynyt yli 40 % suojelualueilla ja 2,25 tai enemmän suojaamattomilla alueilla. Elohopean jatkuvalla käytöllä käsiteollisessa ja pienimuotoisessa kullankaivoksessa voi olla tuhoisia vaikutuksia luontoon. jotka asuvat näissä metsissä.Vaikka kaivostyöntekijät lopettaisivat elohopean käytön välittömästi, tämän saastuttavan aineen vaikutukset maaperään voivat kestää vuosisatoja, mikä voi lisätä metsäkadon ja metsäpalojen menetyksiä61,62. Siten ASGM:n aiheuttama elohopeasaaste voi olla pitkäkestoista vaikutukset koskemattomien metsien eliöstöön ASGM:n vieressä, nykyiset riskit ja tulevaisuuden riskit elohopeapäästöistä vanhoissa metsissä, joilla on korkein suojeluarvo.ja uudelleenaktivointi saastumispotentiaalin maksimoimiseksi. Havaintomme, jonka mukaan maaeliöstö voi olla huomattavassa riskissä ASGM:n aiheuttamasta elohopean saastumisesta, pitäisi antaa lisäpotkua jatkuville ponnisteluille ASGM:n aiheuttaman elohopean päästöjen vähentämiseksi. Näihin pyrkimyksiin sisältyy useita erilaisia lähestymistapoja suhteellisen yksinkertaisesta elohopean talteenotosta. tislausjärjestelmät haastavampiin taloudellisiin ja sosiaalisiin investointeihin, jotka virallistavat toiminnan ja vähentävät laittoman ASGM:n taloudellisia kannustimia.
Meillä on viisi asemaa 200 kilometrin säteellä Madre de Dios -joesta. Valitsimme näytteenottopaikat sen perusteella, että ne ovat lähellä intensiivistä ASGM-toimintaa, noin 50 km kunkin näytteenottopaikan välillä, joihin pääsee Madre de Dios -joen kautta (kuva 2A). Meillä on valitsimme kaksi paikkaa ilman kaivostoimintaa (Boca Manu ja Chilive, noin 100 ja 50 km päässä ASGM:stä), joita kutsutaan jäljempänä "syrjäisiksi kohteiksi". Valitsimme kaivosalueelta kolme paikkaa, jäljempänä "kaivosalueet", kaksi kaivospaikkaa toissijaisessa metsässä lähellä Boca Coloradon ja Laberinton kaupunkeja ja yksi kaivospaikka ehjässä aarniometsässä.Los Amigosin suojeluluvat.Huomaa, että tämän kaivosalueen Boca Coloradon ja Laberinton kohteissa palamisesta vapautuu elohopeahöyryä elohopea-kulta-amalgaamia esiintyy usein, mutta tarkkaa sijaintia ja määrää ei tunneta, koska tämä toiminta on usein laitonta ja laitonta;yhdistämme kaivostoiminnan ja elohopean Seospolttoa kutsutaan yhteisesti "ASGM-toiminnaksi". Kuivana kauden 2018 aikana (heinäkuu ja elokuu 2018) ja sadekauden 2018 aikana (joulukuu 2018) raivauksilla (metsien hakkuualueet täysin vapaat puumaisista kasveista) ja puiden latvojen alle (metsäalueet) asennettiin sedimenttinäytteenottimet viiteen paikkaan ja tammikuussa 2019) keräämään märkälaskeumaa (n = 3) ja tunkeutumispudotusta (n = 4). Sadenäytteet kerättiin neljän viikon aikana. kuiva kausi ja kahdesta kolmeen viikkoa sadekaudella. Toisena kuivan kauden näytteenottovuotena (heinä- ja elokuussa 2019) asensimme keräilijät (n = 4) kuuteen muuhun metsäpalstoon Los Amigosissa viideksi viikoksi. korkeat laskeumat mitattiin ensimmäisenä vuonna, Los Amigosissa on yhteensä 7 metsäpalstaa ja 1 hakkuualue. Palojen välinen etäisyys oli 0,1 - 2,5 km. Keräsimme yhden GPS-reittipisteen per tontti käyttämällä kädessä pidettävää Garmin GPS:ää.
Käytimme passiivisia ilmanäytteenottimia elohopealle jokaisessa viidestä toimipaikastamme kuivakaudella 2018 (heinäkuu-elokuu 2018) ja sadekaudella 2018 (joulukuu 2018-tammikuu 2019) kahdeksi kuukaudeksi (PAS). Yksi PAS-näytteenottaja otettiin käyttöön jokaista kohdetta kohden. kuivakaudella ja kaksi PAS-näytteenotinta käytettiin sadekauden aikana.PAS (kehittäjä McLagan et al. 63) kerää kaasumaista alkuaineelohopeaa (GEM) passiivisen diffuusion ja adsorption avulla rikkikyllästetylle hiilisorbentille (HGR-AC) Radiello©-diffuusiosulku. PAS:n diffuusiosulku toimii esteenä kaasumaisten orgaanisten elohopealajien kulkua vastaan;siksi vain GEM adsorboituu hiileen 64.Kiinnitimme PAS:n pylvääseen noin 1 metrin korkeudessa maanpinnan yläpuolella muovisilla nippusiteillä.Kaikki näytteenottimet suljettiin parakalvolla tai säilytettiin uudelleen suljettavissa kaksikerroksisissa muovipusseissa ennen käyttöönottoa ja sen jälkeen. kerättiin kenttänollaa ja matkan nollaa PAS näytteenoton, kenttävarastoinnin, laboratoriovarastoinnin ja näytteen kuljetuksen aikana tapahtuneen kontaminaation arvioimiseksi.
Kaikkien viiden näytteenottopaikan käyttöönoton aikana sijoitimme kolme sadekerääjää elohopean analyysiä varten ja kaksi kerääjää muita kemiallisia analyysejä varten sekä neljä läpivientikerääjää elohopean analyysiä varten metsänhakkuualueelle.keräilijä ja kaksi keräilijää muita kemiallisia analyyseja varten. Keräimet ovat metrin etäisyydellä toisistaan. Huomaa, että vaikka meillä on jokaiseen paikkaan asennettuna tasainen määrä keräilijöitä, meillä on joidenkin keräysjaksojen aikana pienempiä näytteitä paikan tulvien ja ihmisten vuoksi. häiriöt keräilijöihin ja liitäntähäiriöt letkujen ja keräyspullojen välillä. Kussakin metsä- ja metsäkattopaikassa yksi elohopean analyysiin tarkoitettu keräilijä sisälsi 500 ml:n pullon, kun taas toinen 250 ml:n pullon;kaikki muut kemiallisen analyysin keräilijät sisälsivät 250 ml:n pullon.Näitä näytteitä pidettiin jääkaapissa, kunnes ne eivät olleet pakastimessa, sitten ne kuljetettiin Yhdysvaltoihin jäillä ja pidettiin sitten pakastettuna analyysiin asti. Elohopean analyysin keräilijä koostuu lasisuppilosta, jonka läpi meni. uuden styreeni-eteeni-butadieeni-styreeniblokkipolymeeriputken (C-Flex) läpi, jossa on uusi polyeteenitereftalaattiesteri-kopolyesteriglykoli (PETG) -pullo, jossa on höyrylukona toimiva silmukka. Käyttöönoton yhteydessä kaikki 250 ml:n PETG-pullot tehtiin happamaksi. 1 ml:lla hivenmetallilaatuista kloorivetyhappoa (HCl) ja kaikki 500 ml:n PETG-pullot tehtiin happamaksi 2 ml:lla hivenmetallilaatuista HCl:a. Muiden kemiallisten analyysien kerääjä koostuu muovisuppilosta, joka on yhdistetty polyeteenipulloon uudella C-Flex-letkulla, jossa oli silmukka, joka toimii höyrylukona.Kaikki lasisuppilot, muovisuppilot ja polyeteenipullot pestiin hapolla ennen käyttöönottoa. Keräsimme näytteet puhtaat kädet likaiset kädet -protokollalla (EPA Method 1669), säilytettiin samoissa.mahdollisimman kylmässä Yhdysvaltoihin palaamiseen asti ja säilytettiin sitten näytteet 4 °C:ssa analyysiin asti. Aiemmat tutkimukset tällä menetelmällä ovat osoittaneet 90–110 %:n saannon laboratorion nollanäytteistä havaitsemisrajan alapuolella ja standardipiikkejä37.
Keräsimme kustakin viidestä paikasta lehtiä latvuslehtinä, otimme lehtinäytteitä, tuoretta kuiviketta ja irtohiivaa puhtaat kädet-likaiset kädet -protokollaa (EPA Method 1669) käyttäen. Kaikki näytteet kerättiin SERFORin keräyslisenssillä. , Perussa, ja tuotu Yhdysvaltoihin USDA:n tuontilisenssillä. Keräsimme katoslehdet kahdesta puulajista, joita löydettiin kaikista paikoista: nousevasta puulajista (Ficus insipida) ja keskikokoisesta puusta (Inga feuilleei). Keräsimme lehtiä puiden latvuksista käyttämällä Notch Big Shot -ritsaa kuivakaudella 2018, sadekaudella 2018 ja kuivakaudella 2019 (n = 3 lajia kohden). Keräsimme lehtiä otettavia näytteitä (n = 1) keräämällä lehtiä jokaiselta lohkolta oksia alle 2 metrin korkeudessa maanpinnan yläpuolella kuivana kauden 2018, sadekauden 2018 ja kuivan kauden 2019 aikana. Keräsimme vuonna 2019 myös lehtinäytteitä (n = 1) kuudesta muusta metsäpalstasta Los Amigosissa. Keräsimme tuoretta kuiviketta ("bulkkipentue") muoviverkkovuoratuissa koreissa(n = 5) vuoden 2018 sadekauden aikana kaikilla viidellä metsäalueella ja kuivakaudella 2019 Los Amigosin tontilla (n = 5). Huomaa, että vaikka asensimme jokaiseen paikkaan tasaisen määrän koreja, joidenkin keräysjaksojen aikana , näytekokomme oli pienempi johtuen tulvista ja ihmisten häiriöstä keräilijöihin.Kaikki roskakorit sijoitetaan metrin päähän vedenkeräimestä. Keräsimme massahiekkanäytteinä kuivana kauden 2018, sadekauden 2018 aikana ja kuiva kausi 2019. Vuoden 2019 kuivan kauden aikana keräsimme myös suuren määrän kuiviketta kaikilta Los Amigos -paltoiltamme. Jäähdytimme kaikki lehtinäytteet, kunnes ne voitiin pakastaa pakastimella, ja sitten lähetettiin Yhdysvaltoihin jäillä, ja säilytetään sitten pakastettuna käsittelyyn asti.
Keräsimme maaperänäytteitä kolmena kappaleena (n = 3) kaikilta viideltä paikalta (avoin ja katos) ja Los Amigosin koealalta kuivakauden 2019 aikana kaikkien kolmen vuodenajan tapahtuman aikana. Kaikki maanäytteet kerättiin yhden metrin säteellä sateenkerääjästä. keräsimme maanäytteitä pintamaaksi kuivikekerroksen (0–5 cm) alta maanäytteenottimella. Lisäksi kuivana kauden 2018 aikana keräsimme jopa 45 cm syvyisiä maaperän ytimiä ja jakoimme ne viiteen syvyyssegmenttiin. Laberintossa pystyimme Kerää vain yksi maaprofiili, koska pohjavesi on lähellä maan pintaa. Keräsimme kaikki näytteet puhtaiden käsien likaisten käsien protokollalla (EPA Method 1669). Jäähdytimme kaikki maaperänäytteet, kunnes ne voitiin jäädyttää pakastimella, ja sitten lähetimme. jäällä Yhdysvaltoihin ja säilytetään sitten pakastettuna käsittelyyn asti.
Käytä aamunkoittoon ja hämärään asetettuja sumupesiä lintujen pyytämiseen vuorokauden viileimpinä aikoina. Asetimme Los Amigosin luonnonsuojelualueelle viisi sumupesää (1,8 × 2,4) yhdeksään paikkaan. Cocha Cashun bioasemalla sijoitimme 8 10 sumupesää (12 x 3,2 m) 19 paikkakunnalla. Keräsimme molemmilta paikoilta jokaisen linnun ensimmäisen keskihännän höyhenen, tai jos ei, seuraavaksi vanhimman höyhenen. Säilytämme höyhenet puhtaissa Ziploc-pusseissa tai silikonilla varustetuissa manila-kuorissa. valokuvat ja morfometriset mittaukset lajien tunnistamiseksi Schulenbergin mukaan65. Molempia tutkimuksia tuki SERFOR ja Animal Research Councilin (IACUC) lupa. Kun verrattiin lintujen höyhenten Hg-pitoisuuksia, tutkimme niitä lajeja, joiden höyhenet kerättiin Los Amigos Conservation Concessionissa. ja Cocha Cashun biologinen asema (Myrmotherula axillaris, Phlegopsis nigromaculata, Pipra fasciicauda).
Leaf Area Index (LAI) -indeksin määrittämiseksi lidar-tiedot kerättiin GatorEye Unmanned Aerial Laboratorylla, miehittämättömällä sensorifuusiojärjestelmällä (katso lisätietoja www.gatoreye.org, saatavana myös "2019 Peru Los Friends" June -linkin kautta. ) 66. Lidar kerättiin Los Amigos Conservation Conservationista kesäkuussa 2019 korkeudella 80 m, lentonopeudella 12 m/s ja etäisyydellä vierekkäisten reittien välillä 100 m, joten sivuttaispoikkeaman peittoaste saavutti 75 %.Pistetiheys pystysuoraan metsäprofiiliin on yli 200 pistettä neliömetrillä. Lentoalue on päällekkäinen kaikkien Los Amigosin näytteenottoalueiden kanssa kuivalla kaudella 2019.
Kvantifioimme PAS-kerättyjen GEM:ien kokonaishg-pitoisuuden lämpödesorptio-, fuusio- ja atomiabsorptiospektroskopialla (USEPA Method 7473) käyttämällä Hydra C -laitetta (Teledyne, CV-AAS). Kalibroimme CV-AAS:n National Institute of Standards -instituutin avulla. ja teknologian (NIST) standardivertailumateriaali 3133 (Hg-standardiliuos, 10,004 mg g-1), tunnistusraja 0,5 ng Hg. Suoritimme jatkuvan kalibroinnin todentamisen (CCV) käyttämällä NIST SRM 3133:a ja laadunvalvontastandardeja (QCS) NIST:n avulla 1632e (bitumikivihiili, 135,1 mg g-1). Jaoimme jokaisen näytteen eri veneeseen, asetimme sen kahden ohuen natriumkarbonaattijauhekerroksen väliin ja peitimme sen ohuella kerroksella alumiinihydroksidia (Al(OH) 3) jauhe67. Mittasimme kunkin näytteen HGR-AC:n kokonaispitoisuuden poistaaksemme HG-jakauman epähomogeenisuuden HGR-AC-sorbentissa. Sen vuoksi laskemme kunkin näytteen elohopean pitoisuuden perusteella mitatun elohopean kokonaismäärän. jokainen alus jakoko HGR-AC-sorbenttipitoisuus PAS:ssa. Koska kustakin paikasta kerättiin vain yksi PAS-näyte pitoisuusmittauksia varten kuivalla kaudella 2018, menetelmän laadunvalvonta ja -varmistus suoritettiin ryhmittelemällä näytteet seurantamenettelyn nollanäytteillä, sisäisillä standardeilla ja matriisilla -sovituskriteerit. Vuoden 2018 sadekauden aikana toistimme PAS-näytteiden mittaukset. Arvot katsottiin hyväksyttäviksi, kun CCV:n ja matriisiyhteensopivien standardimittausten suhteellinen prosentuaalinen ero (RPD) olivat molemmat 5 %:n sisällä hyväksyttävästä arvo, ja kaikki prosessin nollakokeet olivat havaitsemisrajan (BDL) alapuolella. Korjasimme nollakokeessa PAS:ssa mitatun kokonaiselohopean käyttämällä kenttä- ja laukaisunopeuksista määritettyjä pitoisuuksia (0,81 ± 0,18 ng g-1, n = 5). Laskemme GEM:n pitoisuudet käyttämällä nolla-korjattua adsorboituneen elohopean kokonaismassaa jaettuna levitysajalla ja näytteenottonopeudella (ilman määrä kaasumaisen elohopean poistamiseksi aikayksikköä kohti;0,135 m3 päivä-1)63,68, säädetty lämpötilan ja tuulen mukaan World Weather Onlinesta. Madre de Diosin alueelta saadut keskilämpötilan ja tuulen mittaukset68. Mitattujen GEM-pitoisuuksien keskivirhe perustuu ulkoisen standardin virheeseen ajetaan ennen ja jälkeen näytteen.
Analysoimme vesinäytteistä kokonaiselohopeapitoisuutta hapettamalla bromikloridilla vähintään 24 tuntia, minkä jälkeen suoritimme tina(II)kloridin pelkistyksen ja tyhjennys- ja loukkuanalyysin, kylmähöyryn atomifluoresenssispektroskopian (CVAFS) ja kaasukromatografian (GC) erotuksen (EPA-menetelmä). 1631 Tekran 2600 Automatic Total Mercury Analyzer, Rev. E. Teimme CCV:n kuivan kauden 2018 näytteille käyttämällä Ultra Scientificin sertifioituja vesipitoisia elohopeastandardeja (10 μg L-1) ja alkukalibrointia (ICV) käyttämällä NIST-sertifioitua vertailumateriaalia. 1641D (elohopea vedessä, 1,557 mg kg-1) ), jonka havaitsemisraja on 0,02 ng L-1. Vuoden 2018 märkäkauden ja 2019 kuivan kauden näytteissä käytimme Brooks Rand Instruments Total Mercury Standardia (1,0 ng L-1) ) kalibrointia ja CCV:tä varten sekä SPEX Centriprep Induktiivisesti kytketty plasmamassaspektrometria (ICP-MS) -monielementti ICV-liuosstandardille 2 A, jonka havaitsemisraja on 0,5 ng L-1.Kaikki standardit palautuivat 15 %:n sisällä hyväksyttävistä arvoista.d-aihiot, digestioaihiot ja analyyttiset aihiot ovat kaikki BDL:itä.
Pakastekuivatimme maa- ja lehtinäytteitä viiden päivän ajan. Homogenisoimme näytteet ja analysoimme niiden elohopean kokonaismäärän lämpöhajoamisen, katalyyttisen pelkistyksen, fuusio-, desorptio- ja atomiabsorptiospektroskopialla (EPA-menetelmä 7473) Milestone Direct Mercury Analyzerilla (DMA) -80). Vuoden 2018 kuivan kauden näytteille suoritimme DMA-80-testejä käyttämällä NIST 1633c:tä (lentotuhka, 1005 ng g-1) ja Kanadan kansallisen tutkimusneuvoston sertifioimaa vertailumateriaalia MESS-3 (meren sedimentti, 91 ng g) -1).Kalibrointi.Käytimme NIST 1633c:tä CCV:lle ja MS:lle ja MESS-3:a QCS:lle, jonka havaitsemisraja oli 0,2 ng Hg. Vuoden 2018 märkäkauden ja 2019 kuivan kauden näytteitä varten kalibroimme DMA-80:n käyttämällä Brooks Rand Instruments Total Mercury Standardia (1.0). ng L−1). Käytimme NIST-standardin vertailumateriaalia 2709a (San Joaquin maaperä, 1100 ng g-1) CCV:lle ja MS:lle ja DORM-4:ää (kalaproteiini, 410 ng g-1) QCS:lle, jonka havaitsemisraja oli 0,5 ng Hg. Kaikkina vuodenaikoina analysoimme kaikki näytteet kahtena ja hyväksytyinä arvoina, kun RPD kahden näytteen välillä oli 10%. Kaikkien standardien ja matriisipiikkien keskimääräiset saannot olivat 10 %:n sisällä hyväksyttävistä arvoista, ja kaikki nollanäytteet olivat BDL. Kaikki raportoidut pitoisuudet ovat kuivapainoa.
Analysoimme metyylielohopeaa vesinäytteistä kaikista kolmesta kausiluonteisesta toiminnasta, lehtinäytteitä kuivakaudelta 2018 ja maanäytteitä kaikista kolmesta kausiluonteisesta toiminnasta. Uutimme vesinäytteitä hivenainepitoisella rikkihapolla vähintään 24 tunnin ajan, 69 pilkottua lehteä ja 2 % kaliumhydroksidia metanolissa vähintään 48 tuntia 55 °C:ssa vähintään 70 tuntia, ja pilkottu maa-aines mikroaaltouunissa hivenmetallilaatuisella HNO3-hapolla71,72.Analysoimme vuoden 2018 kuivakauden näytteet vesietyloimalla natriumtetraetyyliboraattia, puhdistusta ja trap:a käyttäen sekä CVAFS:ää Tekran 2500 -spektrometrillä (EPA-menetelmä 1630). Käytimme Frontier Geosciencesin akkreditoimia laboratorion MeHg-standardeja ja sedimentin QCS:tä käyttäen ERM-kalibrointia ja CC580 forV:tä. menetelmän havaitsemisraja 0,2 ng L-1. Analysoimme kuivakauden 2019 näytteet natriumtetraetyyliboraatilla veden etylointiin, puhdistamiseen ja eroon, CVAFS, GC ja ICP-MS Agilent 770:llä (EPA-menetelmä 1630)73. Käytimme Brooks Rand Instrumentsin metyylielohopeastandardit (1 ng L−1) kalibrointiin ja CCV:n menetelmän havaitsemisrajaksi 1 pg. Kaikki standardit palautuivat 15 %:n sisällä hyväksyttävistä arvoista kaikille vuodenaikoina ja kaikki nollanäytteet olivat BDL-arvoja.
Biodiversity Institute Toxicology Laboratoryssa (Portland, Maine, USA) menetelmän havaitsemisraja oli 0,001 μg g-1. Kalibroimme DMA-80:n käyttämällä DOLT-5:tä (hairan maksa, 0,44 μg g-1), CE-464:ää (5,24). μg g-1) ja NIST 2710a (Montana-maa, 9,888 μg g-1) .Käytämme DOLT-5:tä ja CE-464:ää CCV:lle ja QCS:lle. Kaikkien standardien keskimääräiset saannot olivat 5 %:n sisällä hyväksyttävistä arvoista, ja kaikki nollanäytteet Kaikki toistot olivat 15 %:n RPD:n sisällä. Kaikki raportoidut höyhenen kokonaiselohopeapitoisuudet ovat tuorepainoa (fw).
Käytämme 0,45 μm:n kalvosuodattimia vesinäytteiden suodattamiseen lisäkemiallisia analyysejä varten. Analysoimme vesinäytteistä anioneja (kloridi, nitraatti, sulfaatti) ja kationeja (kalsium, magnesium, kalium, natrium) ionikromatografialla (EPA-menetelmä 4110B) [USEPA, 2017a] käyttäen Dionex ICS 2000 -ionikromatografia. Kaikki standardit palautuivat 10 %:n sisällä hyväksyttävistä arvoista ja kaikki nollanäytteet olivat BDL-arvoja.Käytämme Thermofisher X-Series II:ta hivenaineiden analysointiin vesinäytteissä induktiivisesti kytketyllä plasmamassaspektrometrialla. kalibrointistandardit valmistettiin sarjalaimentamalla sertifioitua vesistandardia NIST 1643f. Kaikki välilyönnit ovat BDL.
Kaikki tekstissä ja kuvissa raportoidut virtaukset ja altaat käyttävät kuivien ja sadekausien keskimääräisiä pitoisuusarvoja. Katso lisätaulukosta 1 arviot altaista ja virtauksista (molempien vuodenaikojen keskimääräiset vuotuiset virtaukset) käyttäen minimi- ja enimmäispitoisuuksia, jotka on mitattu kauden aikana. kuivat ja sateiset kaudet. Laskimme metsän elohopeavirrat Los Amigos Conservation Concessionista yhteenlaskettuna elohopeasyötönä pudotuksen ja roskien kautta. Laskimme Hg-virrat metsien hävittämisestä bulkkisateen Hg-laskeumasta.Käyttäen Los Amigosin päivittäisiä sademäärämittauksia (kerätty osana EBLA:ta). ja saatavilla ACCA:lta pyynnöstä), laskemme keskimääräiseksi kumulatiiviseksi vuotuiseksi sademääräksi viimeisen vuosikymmenen (2009-2018) aikana noin 2500 mm yr-1 . Huomaa, että kalenterivuonna 2018 vuotuinen sademäärä on lähellä tätä keskiarvoa ( 2468 mm), kun taas sateisimmat kuukaudet (tammikuu, helmikuu ja joulukuu) vastaavat noin puolet vuotuisesta sademäärästä (1288 mm/2468 mm).Siksi käytämme kaikissa virtaus- ja allaslaskelmissa kostean ja kuivan kauden pitoisuuksien keskiarvoa. Tämä antaa myös mahdollisuuden ottaa huomioon paitsi sademäärän ero kosteiden ja kuivien kausien välillä, myös ero ASGM-aktiivisuustasoissa näiden kahden vuodenajan välillä. kirjallisuusarvot raportoiduista vuosittaisista elohopeavirroista trooppisista metsistä vaihtelevat kuivien ja sadekausien lisääntyvien elohopeapitoisuuksien välillä tai vain kuivista vuodenajoista. Kun vertaamme laskettuja vuotojamme kirjallisuuden arvoihin, vertaamme suoraan laskettuja elohopeavirtauksiamme, kun taas toisessa tutkimuksessa otettiin näytteitä sekä kuivana että sateisena vuodenaikana ja arvioivat uudelleen virtaukset käyttämällä vain kuivan kauden elohopeapitoisuuksia, kun toisessa tutkimuksessa otettiin näytteitä vain kuivana vuodenaikana (esim. 74).
Vuotuisen elohopean kokonaispitoisuuden määrittämiseksi koko sateen, bulkkisateen ja roskien osalta Los Amigosissa käytimme kuivan kauden (kaikkien Los Amigosin kohteiden keskiarvo vuosina 2018 ja 2019) ja sadekauden (vuoden 2018 keskiarvo) välistä eroa. elohopean pitoisuus. Muiden paikkojen elohopean kokonaispitoisuuksiin käytettiin kuivan kauden 2018 ja sadekauden 2018 välisiä keskimääräisiä pitoisuuksia. Metyylielohopeakuormituksessa käytimme tietoja kuivan vuoden 2018 ajalta, ainoalta vuodelta, jolta metyylielohopeaa mitattiin. Kuivikkeen elohopeavirtausten arvioimiseksi käytimme kirjallisuuden arvioita roskakorien lehdistä kerätyistä roskakorista 417 g m-2 v-1 Perun Amazonissa. käytimme mitattuja maaperän kokonaishg-pitoisuuksia (kuiva kausi 2018 ja 2019, sadekausi 2018) ja MeHg-pitoisuuksia kuivalla kaudella 2018, jonka arvioitu irtotiheys on 1,25 g cm-3 Brasilian Amazonissa75. Voimme vain p.Suorita nämä budjettilaskelmat päätutkimuspaikallamme Los Amigosissa, jossa on saatavilla pitkän aikavälin sadetietoja ja jossa koko metsärakenne mahdollistaa aiemmin kerättyjen kuivikkeiden arvioiden käytön.
Käsittelemme lidarin lentolinjoja käyttämällä GatorEye-moniasteikkojälkikäsittelytyönkulkua, joka laskee automaattisesti puhtaat yhdistetyt pistepilvi- ja rasterituotteet, mukaan lukien digitaaliset korkeusmallit (DEM) 0,5 × 0,5 m resoluutiolla. Käytimme DEM- ja puhdistettuja lidar-pistepilviä (WGS-84, UTM). 19S Meter) syötteenä GatorEye Leaf Area Density (G-LAD) -työnkulkuun, joka laskee kalibroidut lehtipinta-ala-arviot kullekin vokselille (m3) ( m2) maan poikki katoksen yläosassa resoluutiolla 1 × 1 × 1 m, ja johdettu LAI (LAD:n summa kussakin 1 × 1 m:n pystysuorassa sarakkeessa). Sitten kunkin piirretyn GPS-pisteen LAI-arvo erotetaan.
Teimme kaikki tilastolliset analyysit R-version 3.6.1 tilastoohjelmistolla76 ja kaikki visualisoinnit käyttämällä ggplot2:ta. Teimme tilastolliset testit käyttämällä alfaa 0,05. Kahden kvantitatiivisen muuttujan välinen suhde arvioitiin käyttämällä tavallista pienimmän neliösumman regressiota. Teimme vertailuja sivustojen välillä käyttämällä ei-parametrinen Kruskal-testi ja parillinen Wilcox-testi.
Kaikki tähän käsikirjoitukseen sisältyvät tiedot löytyvät lisätiedoista ja niihin liittyvistä tiedostoista. Conservación Amazónica (ACCA) toimittaa sadetietoja pyynnöstä.
Natural Resources Defense Council.Artisanal Gold: Opportunities for Responsible Investment – Summary.Investing in Artisanal Gold Summary v8 https://www.nrdc.org/sites/default/files/investing-artisanal-gold-summary.pdf (2016).
Asner, GP & Tupayachi, R. Suojeltujen metsien nopeutettu menetys kullan louhinnan vuoksi Perun Amazonissa.environment.reservoir.Wright.12, 9 (2017).
Espejo, JC et al. Metsien hävittäminen ja metsien huononeminen kullan louhinnasta Perun Amazonissa: 34 vuoden näkymät. Remote Sensing 10, 1–17 (2018).
Gerson, Jr. et al. Keinotekoisten järvien laajeneminen pahentaa kullankaivosten aiheuttamaa elohopeasaastetta. Science. Advanced.6, eabd4953 (2020).
Dethier, EN, Sartain, SL & Lutz, DA Kohonneet vedenpinnat ja jokien suspendoituneiden sedimenttien kausittaiset inversiot trooppisten biologisen monimuotoisuuden alueilla käsiteollisen kullanlouhinnan vuoksi.Process.National Academy of Sciences.science.US 116, 23936–23941 (2019).
Abe, CA et al. Maanpeitteen muutosten vaikutusten mallintaminen sedimenttipitoisuuksiin kultakaivosalueella Amazonin altaan.register.environment.often.19, 1801–1813 (2019).
Postitusaika: 24.2.2022